سنجش و ایمنی پرتو
سال:1398 | دوره:7 | شماره:3 |تعداد مقالات:7

براکی تراپی نوع خاصی از پرتودرمانی است که در آن چشمه پرتوزا در داخل بدن بیمار و در نزدیکی (و یا در داخل) تومور قرار می گیرد. در این بین، تعیین توزیع دز پیرامون چشمههای مورد استفاده در براکی تراپی برای اهداف طراحی درمان بسیار با اهمیت است. در این تحقیق، پارامترهای دزیمتری توصیه شده توسط پروتکل TG43-U1، AAPM، نظیر ثابت آهنگ دز، تابع دز شعاعی و تابع ناهمسانگردی چشمه براکی تراپی I-125 Amersham Health مدل 6711 با استفاده از کد شبیهسازی مونتکارلو GATE در فانتوم آب محاسبه و اعتبارسنجی شده است، و در ادامه، با توجه به ساختار متفاوت بافتهای مختلف بدن نسبت به فانتوم آب، نتایج مربوط به محاسبات دزیمتری، به بافتهای چربی، سینه، ریه، دو نوع بافت نرم و ماهیچه تعمیم داده شد. شبیهسازیها نشان دهنده تفاوت محسوس دز جذبی در برخی از بافت ها، نسبت به فانتوم آب (که توسط پروتکل استاندارد TG43-U1، AAPM پیشنهاد می شود) است، به طوری که تغییرات مربوط به تابع دز شعاعی در بافت چربی در فاصله cm 5 از مرکز چشمه به 7/68% نیز خواهد رسید. نتایج به دست آمده بیانگر آن است که پارامترهای دزیمتری چشمه براکی تراپی 125-I را میتوان، علیرغم انرژی تابشی پایین و تغییرات شدید دز با افزایش فاصله از مرکز چشمه، با استفاده از کد GATE و فهرست فیزیکی مناسب محاسبه کرده ودر راستای توسعه نرمافزارهای طراحی درمان براکی تراپی مورد استفاده قرار داد.

دزیمتر ترمولومینسانس (CaF2: Mn (TLD-400 تحت تابش دز بالای گاما به میزان kGy 10 قرار گرفته، سپس با اعمال فرآیند گرمادهی استاندارد و دریافت دز به میزان Gy 1 قرائت شده است. که در این حالت پاسخ این دزیمتر به دلیل دریافت دز بالا در مقایسه با دزیمتر کنترل که فقط دز Gy 1 دریافت کرده، کاهش یافته است. با اعمال فرآیندهای گرمادهی مختلف که بر مبنای فرآیند گرمادهی استاندارد و افزایش مدت زمان گرمادهی است، مدت زمان 5/27 ساعت برای بازیابی حساسیت این دزیمتر تعیین شده است.

هدف از انجام این تحقیق محاسبه و ارزیابی دز ارگان های حساس سر در حین درمان یک تومور عمقی مغز با راکتور تحقیقاتی تهران می باشد. محاسبات با استفاده از کد مونت کارلوی MCNPX برای فانتوم وکسلی زوبال انجام شده است. فرض شده که بور-10 در سه غلظت متفاوت برحسب ppm (1-در تومور 30 و در بافتهای سالم 10؛ 2-در تومور 43 و در بافتهای سالم 10 و 3-در تومور 65 و در بافتهای سالم 18) به بیمار تزریق شده و سپس ناحیه هدف تحت تابش باریکه نوترونی قرار گرفته است. دز کلی در هر ارگان به صورت مجموع مؤلفه های دز در ضرایب وزنی هر مؤلفه محاسبه گردیده است. چهار مؤلفه مختلف در دز بیولوژیک جذب شده توسط هر ارگان نقش ایفا می کنند که به ترتیب عبارتند از: 1-دز پرتوهای گاما 2-دز نوترون های حرارتی 3-دز نوترون های سریع 4-دز بور. هر 4 مؤلفه دز به کمک کارت های F4/DE4/DF4 در کد محاسباتی MCNPX محاسبه شده و برای تبدیل شار به دز از ضرایب تبدیل شار به دز در ICRU46 استفاده شده است. حداقل دز بیولوژیک لازم جهت نابودی تومور Gy-Eq20 می باشد. بر این اساس، زمان لازم جهت درمان در آزمون های انجام شده در این پژوهش تقریباً بین 15 تا 30 دقیقه تعیین شد. نتایج نشان داد که افزایش غلظت بور سبب کاهش دز جذب شده توسط عدسی چشم و غده تیروئید خواهد شد. در تمام آزمون ها لوب پاریتال مغز نسبت به سایر بافت ها بیش ترین دز را جذب کرده و نوترون های سریع بیش ترین سهم را در دز جذب شده توسط پوست و عدسی های چشم داشتند. اما در تیروئید بیشترین سهم مربوط به تابش گاما به دست آمد.

امروزه در مراکز تحقیقاتی بررسی نمونه های محیطی از نظر پرتوزایی برای تشخیص میزان سلامت محیط زیست مورد توجه قرار گرفته است. برای تعیین مواد پرتوزا و فعالیت آن ها در این نمونه ها نیاز به چشمه های مرجع است. این چشمه ها بسته به نوع نمونه با استانداردهایی تولید می شوند. یکی از ابزارهای اساسی و دقیق در تعیین مواد پرتوزا و فعالیت آن ها به ویژه فعالیت های ضعیف در نمونه های محیطی، آشکارساز HPGe می باشد. برای تعیین این مواد پرتوزا و فعالیت آن ها در نمونه های محیطی لازم است ابتدا آشکارساز توسط چشمه های مرجع و استاندارد که همجنس و همشکل با نمونه های محیطی و مجهول می باشند، درجه بندی شده و بازده آشکارساز در گستره ی قابل ملاحظه ای از انرژی که مورد نیاز است محاسبه گردد. دقیق ترین روش برای تعیین بازده آشکارساز، اندازه گیری تجربی با استفاده از چشمه های مرجع و استاندارد است. با توجه به زمانبر بودن و در بعضی موارد مشکل بودن این روش، استفاده از روش شبیه سازی برای تخمین بازده آشکارساز که در زمان کم و با دقت خوب همراه است، ارزشمند است. در قسمت اول این پژوهش بازده آشکارساز برای چشمه ی حجیم استاندارد خاکی به دو روش تجربی و شبیه سازی برای بازه ی انرژی keV 121 تا keV 1408 تعیین گردیده است. در محاسبه ی بازده به روش شبیه سازی از کد مونتکارلوی MCNP استفاده شد که نتایج آن سازگاری نسبتاً خوبی با نتایج تجربی داشت. در قسمت دوم با استفاده از این بازده ها و خروجی شبیه سازی و همچنین داده های تجربی، فعالیت یوروپیوم و سزیوم چشمه ی حجیم که براساس آن ها این چشمه استاندارد شده است را توسط چشمه ی نقطه ای یوروپیوم محاسبه و نشان داده شد که می توان از یک چشمه ی نقطه ای نیز برای تعیین فعالیت رادیونوکلئیدهای معلوم با فعالیت نامشخص در نمونه های حجیم محیطی، استفاده کرد.

چشمهی براکیتراپی 252Cf یک چشمه ی شکافت خودبه خودی می باشد که از آن به عنوان یک چشمه ی گسیلنده ی نوترون استفاده می شود. علاوه بر نوترون های گسیل شده از این چشمه، پرتوهای گاما با متوسط انرژی MeV 1 گسیل می شوند. در این مطالعه با استفاده از کد مونت کارلوی MCNPX، ابتدا میزان دز جذبی نوترون ها، گامای اولیه و گاماهای ثانویه که در نتیجه ی گیراندازی نوترون حرارتی با هیدروژن آب تولید می شوند در فواصل مختلف از چشمه در فانتوم آب محاسبه شد. سپس میزان دز معادل کل، نوترون و گاما در فواصل مختلف از چشمه به دست آمد. نتایج نشان می دهند که، پرتوهای گامای حاصل از این چشمه می توانند انرژی قابل توجهی در فواصل نزدیک به چشمه به جا بگذارند که باید سهم این پرتوها در مقادیر دز جذبی کل در استفاده از این چشمه و یا چشمه هایی که تنها به عنوان گسیلنده ی نوترون شناخته شده اند در نظر گرفته شود. آهنگ های دز نوترون و گامای کل با افزایش فاصله از چشمه کاهش پیدا کرده و در فواصل نزدیک به چشمه بیشترین میزان انرژی خود را به جا می گذارند. دز معادل ناشی از نوترون ها در فواصل نزدیک (کمتر از cm 2) با اختلاف، نسبت به پرتوهای گاما بیشترین میزان تأثیر، در دز معادل کل دارد به طوریکه مقادیر آن در فواصل cm 5/0 تا cm 2 از چشمه از cSv/h. µ g 30/46 به مقدار cSv/h. µ g 950/2 می رسد، در حالی که میزان دز معادل گاماها در فواصل cm 5/0 تا cm 2 از چشمه cSv/h. µ g 300/4 تا cSv/h. µ g272/0 است.

مقایسه ی بین محافظ های پرتوی با ضخامت ها و ساختارهای مختلف (به ویژه اندازه ی ذرات متفاوت مواد سازنده ی آنها) در انتخاب محافظ مطلوب برای بیمار جهت استفاده در آزمون های تصویربرداری پزشکی به ویژه سی تیاسکن کمک کننده است. در این مطالعه به منظور ساخت محافظ های پرتویی کامپوزیت برای پستان، پودر بیسموت در دانه بندی های میکرو و نانو با سیلیکون مخلوط شد. ابعاد محافظ ها cm 20 × cm 20، ضخامت آن ها mm 1 و درصد وزنی بیسموت در همه ی آ ن ها %10 بوده است. آزمون CT با دستگاه سی تی اسکن 16 مولتی اسلایس (TOSHIBA) با شرایط kVp 100، mA 50 و ضخامت اسلایس mm 5/0 و پیچ mm 1 و فانتوم قفسه سینه مؤنث با سایز پستان زن نرمال انجام گرفت. برای جلوگیری از ایجاد آرتیفکت در هنگام تصویربرداری، از یک لایه فوم به ضخامت cm 1 در زیر محافظ ها و بر روی فانتوم استفاده گردید. برای سنجش دز در نواحی سطح (معادل پوست) و لایه ی چهارم پستان فانتوم (معادل بافت غده ای) از قرص های TLD استفاده شد. نتایج نشان داد که به کارگیری میکروکامپوزیت بیسموت موجب کاهش %12و به کارگیری کامپوزیت نانوبیسموت باعث کاهش %4/18 در لایه پوست پستان گردید و هر دو کامپوزیت به طور معنی دار (05/0p<) موجب کاهش دز شدند. همچنین محافظ نوع نانوکامپوزیت بیسموت موجب کاهش بیشتر دز در مقایسه با نوع میکروکامپوزیت بیسموت شد. به علاوه تغییرات نویز کمتری در تصاویر CT با محافظ نانوکامپوزیت مشاهده گردید.

یکی از دستگاههای تشخیصی در تصویربرداری پزشکی، اسکن توموگرافی کامپیوتری است که کاربرد فراوان دارد و اساس کار آن استفاده از پرتوهای xاست، از طرفی دزهای خارجی حاصل از این پرتوهای یون ساز پس از سال ها از بازهی تشخیص و درمان، خطر ابتلا به سرطان ثانویه را می تواند به همراه داشته باشد که از لحاظ ایمنی و حفاظت در برابر پرتو قابل ملاحظه است. در این مقاله از کد شبیه سازی کامپیوتری بر اساس روش مونتکارلو 2. 6 MCNPX استفاده شد و با طراحی و شبیه سازی اتاق سیتیاسکن و با قرار دادن فانتوم مشابه انسان مرد 40 ساله MIRD در نقاط مختلف از اتاق سیتی شبیهسازی شده میزان آهنگ دز جذبی برای فانتومها برآورد شد. در این محاسبات ناحیه ایمن اتاق اپراتور و ناحیه غیر ایمن شعاع 1 متری از چشمه برآورد شد، با تحلیل نتایج به دست آمده بیشترین مقدار میانگین آهنگ دز جذبی مربوط به فانتوم (1) در شبیهسازی اسکن ناحیهی شکم و اندامهای داخلی آن مانند مثانه و سپس پروستات در انرژی متداول120کیلو الکترون ولت به ترتیب 70/62 و 56/60 میلی گری بر ساعت گزارش شد، که این میزان دز جذبی از حد معیار پیشنهادی پروتکل های ICRP بیشتر است. لذا با طراحی حفاظ های سربی در ضخامت های متغیر، راهکاری به منظور کاهش اثربخشی دزهای جذبی پیشنهاد شد که می تواند جهت ارتقای سطح ایمنی پرتو برای بیماران مفید واقع شود.